Extrusion 2-2026

ten Viskositäten der einzelnen Polymere sind ausreichend. Andere Mischungsregeln müssen hingegen entweder mit Optimierungsparametern gefittet werden oder benötigen sehr aufwendige Vorversuche. Die Validierung der Mi- schungsregeln für ternäre Polymerblends soll anhand von Vergleichen mit Viskositätsmessungen ausgesuchter ter- närer Polymerblends aus PP, LDPE und HPDE stattfinden. Die dazu verwendeten Materialen und Methoden werden im Folgenden kurz beschrieben. Material und Methoden Für die vorliegenden Untersuchungen wurden drei un- terschiedliche Polymere verwendet: PP RD234CF (Borea- lis), HDPE ICP 5602 (Sabic) und LDPE Lupolen 1840D (LyondellBasell) [Bor23, Lyo26, SAB22]. Die Viskositäten der Polymere wurden aus eigens durchgeführten Hochdruck- kapillarrheometer (HKR) Messungen ermittelt und mit Hilfe des CARREAU-Ansatzes (vgl. Gleichung 1) modelliert [Sch20]. Die CARREAU-Parameter und die Kristallit- schmelztemperaturen der Polymere sind in Tabelle 2 auf- geführt. ̇ Schergeschwindigkeit A Nullviskosität B reziproke Übergangsschergeschwindigkeit C Steigung Zusätzlich zu den reinen Polymeren wurden vier Mi- schungen der drei Polymere mit unterschiedlichen Mi- schungsverhältnissen hergestellt. Die jeweiligen Mischungsverhältnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Für die Verarbeitung der verschie- denen Polymere und Polymermi- schungen wurde ein Doppelschne- ckenextruder vom Typ ZE28 Blue Power der Firma KraussMaffei Extru- nige weitere additive Mischungsregeln entwickelt. Dazu ge- hört auch die MONTFORT-Mischungsregel, welche eben- falls die Gewichtsanteile der beiden Polymere nutzt, aber statt dem Logarithmus einen Exponenten verwendet (vgl. Tabelle 1) [MMAM79, IN77]. Des Weiteren wurden auch komplexere Mischungsre- geln, unter anderem die parabolischen Mischungsregeln, entwickelt. Diese besitzen als Erweiterung der additiven Mischungsregeln einen zusätzlichen Term mit einer aus- tauschbaren Variablen, die durch Optimierung über ver- schiedene Mischungsverhältnisse bestimmt wird. Die verbreitetste Mischungsregel dieses Typs ist die GRUN- BERG Mischungsregel, welche in Tabelle 1 aufgeführt ist. Sie erweitert die logarithmische Mischungsregel um einen weiteren Term mit der sogenannten GRUNBERG-Kon- stante G [IN77]. Für diese Studie wird die GRUNBERG-Kon- stante bei allen Berechnungen auf 0,2 gesetzt. Dieser Wert wurde von REINDERS ausgewählt, um für möglichst viele binäre Polymermischungen ohne Optimierung die beste Annäherung zu bieten [NN18]. Aktuellere Studien entwickeln meist komplexere Mi- schungsregeln, welche entweder mit deutlich höherem Re- chenaufwand verbunden sind, schwer zu bestimmende Materialparameter benötigen oder die Messung einzelner Mischungsviskositäten voraussetzen. Beispiele für solche Mischungsregeln sind die nach HERRÁEZ et al., FANG & HE und MCALLISTER [FH11, HBDH08, McA60]. Als Ziel dieser Studie sollen einige weit verbreitete Mi- schungsregeln für binäre auf ternäre Polymerblends er- weitert werden. Es wurden die logarithmische Mischungs- regel und die Mischungsregeln nach MONTFORT und GRUNBERG ausgewählt. Diese Mischungsregeln werden immer noch häufig eingesetzt und werden auch bereits für die Simulation von Verarbeitungsprozessen von binären Polymerblends verwendet [Rei16]. Hierfür ist besonders wichtig, dass sie ohne jegliche Vorversuche an den Poly- merblends verwendet werden können. Die meist bekann- Extrusion 2/2026 29 Mischungsregel Gleichung Logarithmisch [9] MONTFORT [13] GRUNBERG [12] η A ,η B Viskosität der Komponente A bzw. B η M Viskosität des Polymerblends W A ,W B Anteil der Komponente A bzw. B in Gew.-% G GRUNBERG-Konstante (hier: G = 0,2) Tabelle 1: Mischungsregeln zur Viskositätsberechnung von binären Polymerblends Materialeigenschaft PP HDPE LDPE CARREAU-Parameter (bei 230 °C) Kristallitschmelztemperatur 150 °C 133 °C 108 °C Tabelle 2: Materialeigenschaften der verwendeten Polymere (1) A: 6708,27 Pa·s B: 0,1255 s C: 0,7511 A: 6826,60 Pa·s B: 0,3254 s C: 0,6083 A: 31326,91 Pa·s B: 0,2546 s C: 0,8092 Mischung M1 M2 M3 M4 PP 33 % 50 % 25 % 25 % HDPE 33 % 25 % 50 % 25 % LDPE 33 % 25 % 25 % 50 % Tabelle 3: Mischungsverhältnisse der ternären Polymerblends